立交桥引道挡土墙外倾分析及加固处理

李 志 刚

(大秦铁路股份有限公司太原铁路房建段，山西 太原 030013)

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立交桥引道挡土墙外倾分析及加固处理

李 志 刚

(大秦铁路股份有限公司太原铁路房建段，山西 太原 030013)

以某市政桥梁引道挡土墙工程因雨水渗入基础，造成挡土墙外倾为例，结合挡土墙结构、地质情况及整治处理方案，分析了挡土墙外倾的原因，并提出了处理加固方案及针对性的预防措施。

立交桥，挡土墙，加固，治理

引道挡土墙工程是用来支承路基填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳的一种构造物。而钢筋混凝土扶壁式挡土墙特点是：结构的稳定性不是依靠墙身的自重，而主要依靠墙踵板上填土重力来保证。它自重轻，圬工省，可适用于不同墙高路段，经济效果较好。此外环境效益、社会效益也是选择方案的重要因素。因此，挡土墙在公路、铁路、水利、矿山、航运及建筑部门的土木工程中，应用十分广泛。目前钢筋混凝土扶壁式挡土墙在立交桥引道施工中广泛采用，工程施工中由于地质条件及其他方面的因素，造成雨水渗入挡土墙基础，而使挡土墙外倾，导致墙顶与路基面之间产生裂缝，影响交通道路的使用或在桥台搭板处产生“跳车”现象。2010年6月3日，某立交桥已完工通车，在西侧引道台后北端10 m范围内的挡土墙外倾，局部路面塌陷。本文根据对现场勘察情况，结合现场调查资料，对造成挡土墙外倾的破坏情况进行分析，提出针对性的处理加固方案。

1 挡土墙概况

某立交桥引道道路工程，设计时速50 km/h,路面采用沥青混凝土路面，路面设计荷载为BZZ-100 kN。道路引道均采用钢筋混凝土挡土墙，墙高5 m以下的采用悬壁式挡土墙，墙高5 m以上的采用扶壁式挡土墙，其中东西引道的挡土墙高为8.5 m。挡土墙基础持力层主要为湿陷性土层和粉质粘土层，湿陷性土层天然地基容许承载力为120 kPa，粉质粘土层天然地基容许承载力为140 kPa，原挡土墙设计时，地基容许承载力要求不小于120 kPa，墙后填料容重为18 kN/m3，内摩擦角为45°。2010年5月以来，由于当地连日暴雨，地表水囤积在挡土墙外侧绿化带内，并逐步渗入挡土墙基础，引起挡土墙地基持力层局部含水量增大，导致结构土层变形，造成挡土墙基础不均匀沉降，引起挡土墙外倾。挡土墙外倾导致墙顶与路面之间裂缝，填筑体与墙体产生空陷，部分泄水孔失效。遇强降雨后，雨水沿裂缝下灌，填筑体大量浸水，含水量的增加导致墙后填料指标发生变化，施加于墙背的土压力增大，加剧了挡土墙的外倾。事后经地质勘察单位对挡土墙进行地质勘察工作，地质报告中根据地基土的地质时代、成因类型、岩性特征及野外标准贯入试验，结果显示挡土墙基础位置主要处于素填土层，部分位于杂填土层，素填土层的天然地基容许承载力为120 kPa，杂填土层天然地基容许承载力为80 kPa，土层描述中的压实填土层为挡土墙后填土，根据地质报告，该土层粘聚力为23.9 kPa，内摩擦角为24°，与原设计对墙后填料要求相差较大，结果导致结构土层遇水渗入基础后土层发生变形，引起挡土墙外倾。

2 挡土墙外倾的机制分析

1)经过对现场踏勘施工前和雨水渗入挡土墙后的地质情况进行对比，渗入雨水后挡土墙基础土层地基容许承载力有所下降，土层受水浸泡后产生变形，同时挡土墙基础以下湿陷性土层厚度增大，墙后填料经水浸泡后，填料的物理力学特性发生变化，墙后填料的内摩擦角下降至24°，土体天然容重为16.6 kN/m3～20.1 kN/m3，远远不能满足设计要求。由于内摩擦角等物理力学指标的变化，使得墙体所受的被动土压力大幅度变化，基础应力也随之增大。导致立交桥西侧引道台后10 m范围内的路面塌陷，最大下陷处2 cm，西侧路面10 m范围内产生路面纵裂，裂缝宽1 cm～2 cm，墙顶外倾1 cm，墙底外倾0.5 cm。在立交桥引道西侧挡土墙外侧为0.5 m～4 m不等宽的绿化带存在地表水囤积痕迹。踏勘过程中，对立交桥西侧引道北侧挡土墙墙趾填土进行挖探，发现墙趾处土层含水量完全饱和，探坑内出现积水。

2)由于地表水在挡土墙外侧绿化带囤积并逐步下渗，引起挡土墙处基础含水量过大，土层发生变化，导致挡土墙沉降不均匀，产生外倾现象。挡土墙外倾使得立交桥引道路面和挡土墙之间产生裂缝，引道填筑体和挡土墙之间产生缝隙，部分泄水孔失效。遇强降雨后，雨水沿裂缝下灌，浸泡墙内填筑体，填筑体含水量的增加导致墙后填料物理力学指标发生变化，加剧了挡土墙的外倾。

3)另一方面在施工过程中，为加快施工进度，路面填筑速度过快，填筑体在施工期间沉降未能及时完成，路基后期沉降较大。同时雨水沿裂缝下灌，携带填料中的粉粒从泄水孔流出，填料中形成大量孔隙，导致路面局部塌陷，从而施加于墙背的土压力增大使得挡土墙外倾。根据勘察单位提供的地质资料，渗水后的路基填料土层发生变化。

3 挡土墙外倾的治理方案

3.1 防水、排水处理方案

1)立交桥引道路面封水处理，为防止雨水进一步沿缝隙下灌路基，将塌陷的路面挖除，对受雨水浸泡的路基进行换填处理后，按原路面结构设计进行换填，并在路面结构层下增加防水土工布，防止路面雨水下渗。此外在路面和挡土墙裂缝处采用沥青麻筋填塞，并修筑沥青砂浆三角形栏水带。

2)现状挡土墙外为0.5 m～5 m不等宽的绿化带，为防止地表水下渗，影响挡土墙基础，建议考虑在挡土墙外侧设置散水设施。在立交桥西侧引道挡土墙两侧绿化带(GK0+098.136～GK0+303.136)全部硬化改建为散水。

3)对挡土墙泄水孔改造，由于原泄水孔部分失效，墙背反滤层失去作用，为了保证路基内填料的排水和通风作用。建议对挡土墙泄水孔进行改造。因为挡土墙防排水的作用，在于疏干墙后土体和防止地表水下渗后积水，以免墙后积水使墙身承受额外的静水压力，消除粘性土填料浸水后的膨胀压力等。在原泄水孔位置进行加长，打入路基填料1.5 m深。

3.2 挡土墙加固处理

1)为了防止挡土墙外倾的进一步恶化，采用锚固对拉的处理方案，对立交桥引道西侧挡土墙墙后30 m范围内进行锚固对拉处理。全段共设置48道预应力锚杆，锚杆采用直径20 mm的精轧螺纹钢筋，间距从墙体上部2 m设置两排，钢筋预应力为130 MPa，张拉应力为4.0 t,双向控制预应力的工艺方法。

2)对挡土墙的加固，由于立交桥西侧引道台后北侧挡土墙外倾情况较严重，且局部路面塌陷，墙后填料被浸泡，因此对西侧引道台后30 m范围内北侧挡土墙进行加固处理。在挡土墙墙趾前设置钢筋混凝土灌注桩，每幅(10 m)挡土墙设5根直径600 mm灌注桩，同时对挡土墙墙面板和墙趾进行加厚加宽，加大后的墙趾与桩相连，形成一个桩板式基础。

3)墙体加固，加厚加大部分的混凝土比既有挡土墙标号高一个等级，采用C35混凝土。将原挡土墙墙体凿毛处理，直至露出钢筋头为止，使新旧钢筋焊接牢固，为减少原受力钢筋热变形，应分段分层进行焊接，在原墙体上涂刷界面剂，使新旧混凝土很好的结合，施工时避免发生“两张皮”现象。

4)加强挡土墙基础，采用花管注浆工艺方法，注浆范围为立交桥西侧引道南北两侧(南侧GK0+208.136～GK0+303.136，北侧GK0+208.136～GK0+273．136)墙高5 m以上的挡土墙，此方案处理用于挡土墙底土层受水浸泡软化后的补强，提高地层承载力。

5)对立交桥西侧引道台后10 m范围内路面塌陷处理，进行开挖换填，并按原设计路面结构进行路面恢复，建议对路基加固采用压浆固结加固工艺，注浆孔间距1.2 m梅花形布孔，孔深7.0 m～9.0 m，宽8.3 m，保证路面的正常使用。

4 结语

目前随着城市交通公路的快速发展，钢筋混凝土挡土墙在立交桥引道工程施工中广泛采用，工程施工中，造成挡土墙外倾的原因有地质条件、施工原因、设计墙趾宽度不够等，造成立交桥引道挡土墙渗水后，路面下沉及挡土墙外倾，在治理整治过程中，形成不必要的人力物力浪费，同时给运营安全、施工工期等造成较大影响。

1)从该立交桥引道挡土墙外倾情况看，在设计、施工方面应选择墙背填料内摩擦角大、容重小的填料。因为填料内摩擦角愈大，主动土压力就愈小。

2)钢筋混凝土挡土墙的结构稳定性是依靠墙身自重和墙踵板上方填土的重力来保证的，因此挡土墙的整体性与墙底板的宽度有关，增大墙底板的宽度，可以提高挡土墙的抗滑稳定性和抗倾覆稳定性，减少基底应力。

3)挡土墙的防排水作用在于疏干墙后土体和防止地表水下渗后积水，以免墙后积水使墙身承受额外的静水压力，同时消除粘性土填料浸水后的膨胀压力等。因此做好墙体和地面的防排水非常重要。对于立交桥引道挡土墙灾害体的防治首先应了解潜在危险源的破坏方式和原因，针对不同的破坏形式采用合理的防治手段进行处理加固。

[1] 陈忠达，王海林.公路挡土墙施工[M].北京：人民交通出版社，2004：16-17.

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On analysis of overpass road retaining wall’s outward inclination and consolidation treatment

LI Zhi-gang

(Construction Section of Taiyuan Railway Bureau, Da-Qin Railway Co., Ltd, Taiyuan 030013, China)

Based on the retaining wall’s outward inclination caused by rainwater leakage at some municipal bridge approach retaining wall project, the paper analyzes some reasons for the inclination by combining with the structure of retaining walls, geological status and treatment schemes, and points out some consolidation schemes and prevention measures.

overpass, retaining wall, consolidation, treatment

1009-6825(2014)31-0150-03

2014-08-29

李志刚(1960- )，男，工程师

U448.17

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